Це процес, при якому двигун і його окремі вузли приводять в стан, близький до того, в якому агрегат зійшов із заводського конвеєра.
В ході таких ремонтних дій фахівці станції ТО розбирають і очищають двигун, перевіряють його вузли, при наявності дефектів замінюють їх, ремонтують і приводять в робочий стан колінвал, блок циліндрів, системи подачі палива, масляного змащення і охолодження, кривошипно-шатунний механізм.
Капітальний ремонт двигуна складніше і серйозніше звичайного перебирання пристрою. Вона зазвичай включає ремонт і заміну тільки пошкоджених деталей і чистку внутрішньої поверхні від нагару і нальоту.
Перебирання може знадобитися, якщо в результаті прогорання прокладки блоку циліндрів спостерігається пропуск газів і погіршується компресія, моторне масло змішується з антифризом, відбувається загальне забруднення двигуна і зниження його потужності. Розтин агрегату допомагає визначити істинний масштаб дефектів і виявити необхідність капремонту двигуна.